JP4523152B2 - ロータリ・ピストン・マシン - Google Patents

Description

【０００１】
本発明はロータリ・ピストン・マシンに係り、このロータリ・ピストン・マシンは、中空部を有するハウジングと、このハウジング内部に収容されたロータと、上記中空部に連通する供給経路と排出経路と、ロータのスロットに半径方向に沿って摺動可能に収容された一つまたは複数のベーンと、上記中空部の一部である少なくとも一つの作動室とを備え、上記ロータはロータ軸線と周面とを有しており、各ベーンはハウジングの内面から半径方向に上記ロータ軸線に向けて延びており、上記作動室は上記ハウジングの内面、上記ロータの周面および少なくとも一つのベーンの側面で画定されている。
【０００２】
このロータリ・ピストン・マシンは熱力学的な機械であり、若干の工夫を加えることにより燃焼機関、熱交換機、ポンプ、真空ポンプ、圧縮機として利用することができる。このロータリ・マシンは、複数ユニット連なるように組み合わせて、その機械原理を一つの過給エンジンにおける圧縮機ユニットおよび燃焼機関ユニットに利用することができる。このロータリ・マシンは、クランクシャフトを有しておらず、マシンの入出力動力は、直接的にロータに作用し、また直接的にロータから作用される。
【０００３】
従来技術のロータリタイプの燃焼機関は、ロータリ・ピストン・エンジンとして実現されている。ロータリ・ピストン・エンジンでは、丸みをもった三角形のロータとしてロータリ・ピストンが形成され、これが環状のシリンダ穴の内部で回転する。かかる内燃機関は、複雑な形状な上に、ロータのシリンダ壁に対するシーリングの点で深刻な問題を持っている。さらに、これらの内燃機関は、莫大な燃料を消費する。
【０００４】
ドイツ公報DE-3011399号には、従来の燃焼機関が開示されており、これは、連続的に回転可能なロータが収容された作動室を有するハウジングと、燃焼ガスのための入口と出口とを備える。ロータはほぼ円筒形であり、楕円形の中空部の内部で回転する。この中空部は、対角線上に反対の位置にある二つの燃焼室を有しており、この燃焼室は、ロータの表面と中空部の内面で画定されている。ロータには、半径方向に延びる複数の摺動スロットが設けられており、スロットにはベーン・ピストンが収容されて案内される。ベーン・ピストンは、スロットの内部において、半径方向に沿って内側および外側へ摺動することができる。これらのベーンは、連結ロッドを介して関節状に一つのクランクピンに連結されている。クランクピンは、ジャーナルで支えられたクランクシャフトの一部である。ロータが回転する時、上記クランクピンに固定された支点のために、ピストン・ベーンは、摺動スロットの内部において半径方向に沿って内側および外側へ摺動する。このようにして、ベーンの一セットが中空部の一部（一つの燃焼室）の中で働き、ベーンの他の一セットが直径方向の反対にある燃焼室の内部で働く。
【０００５】
米国特許4,451,219号には、二つの燃焼室を持ち、弁を持たないロータリ・ストリーム・エンジンが開示されている。このエンジンも、二つのロータ・ブレード・セットを有しており、各セットは三つのブレードを有する。各ロータ・ブレード・セットは、固定位置にあるそのセットに共通のクランクシャフトに設けられた各ブレードに専用の偏心点を中心に回転する。クランクシャフトは、楕円形のエンジンハウジングの内部に配置されている。エンジンハウジングの中心にはドラム型のロータが配置されており、このロータにより、半径方向に作動する燃焼室が直径方向に反対の位置に二つ画定される。二つのロータ・ブレード・セットは、上記エンジンに従って、摺動スロットの内部において、ほぼ半径方向に沿って外側および内側へ摺動する。各ベーンの回転中心端は、シャフトにおける偏心した位置に固定された突出部に支持されている。ただし、ベーンは関節状にはなっておらず、中心とは反対の両端部が、ロータの周辺に設けられた軸受に回動可能に支持されている。
【０００６】
また、ベーン型のポンプおよび圧縮機が知られている。米国特許4,451,218号は、剛的なベーンと、ポンプハウジングに偏心して支持されたロータを有するベーンポンプに関する。このロータは、スロットを有しており、このスロットによりベーンが案内されて半径方向に移動する。摺動スロットの各側面にはシールが設けられている。
【０００７】
米国特許4,385,873は、モータ、圧縮機またはポンプとして利用可能なベーン型のロータリエンジンを開示する。これは、偏心して配置されたロータを有しており、この内部を多数の剛的なベーンが移動する。
さらなる従来技術の例は、米国特許4,767,295および米国特許5,135,372に開示されている。
【０００８】
本発明は、効率が高く、燃料消費率が低く、一酸化炭素、亜硝酸ガスおよび未燃焼炭化水素のような汚染物質の発生が少ないロータリ・ピストン・マシンを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、排気量が小さく、出力される動力に対して小さい全体体積を有する小型のロータリ・ピストン・マシンを提供することである。
【０００９】
本発明によれば、この明細書の最初に説明したタイプのロータリ・ピストン・マシンにおいて、
各ベーンが、軸線を中心にして回動するように、コントロール・アームの一端に関節状に連結されており、
上記コントロール・アームの他端が、固定された軸心シャフトに回動可能に支持されており、
上記シャフトが、上記ハウジングの上記中空部の中心に沿って延びる軸線に一致する中心軸線を有しており、上記中心軸線が上記ロータ軸から間隔をおいてこれに平行に延びており、
ロータが、動力の取り出しまたは入力のためのユニットを適切に構成する点で特徴づけられる。上記の実施形態のロータリ・ピストン・マシンは、圧縮機としても、外部圧縮機を持つか持たないかに関わらず燃焼機関としても使用しうる。
【００１０】
好ましくは、各ベーンの先端は円筒面部を描くように移動し、その円筒面部の湾曲の中心は、上記ベーンと上記コントロール・アームとを連結する連結部を通る上記軸線にある。このアイデアは、ベーンの先端がいつでもロータ軸線に平行な軌跡に沿って、中空部の内面に対する接線方向にあるということである（たとえ内面に接しているわけではないにしてもである）。この軌跡は、ロータの回転の間中、ベーンの先端に沿って移動し、いつでもベーン先端とハウジングの内面の間の許容される間隔だけの差をもって、ハウジングの内面にほぼ同様の円筒面を描くように移動する。ベーン先端とハウジングの内面の間の許容差は、製造するうえで可能な限り小さくされるべきである。
【００１１】
特に好適な実施形態では、上記円筒面部の円弧の長さ、ひいては各ベーンの厚さは、幾何学的関係、すなわち、上記円筒面部の曲率半径と、上記中空部の上記中心軸線から上記ベーンと上記コントロール・アームとを連結する連結部を通る上記軸線までの距離と、上記ロータ軸線と上記中空部の上記中心軸線との上記距離により決定されている。このような幾何学的条件によれば、ベーンの先端がいつでもロータの一回転の間中、中空部の内面に対する接線方向にあるという、最適な設計が得られ、この実施形態はシーリングを使用しなくても良好に作動することができるだろう。
【００１２】
ベーンの厚さを、中空部の内面に対するシール作用の増大の点では不要なまでに大きくしてもよい。しかし、もしベーンの厚さが最適なものより小さければ、中空部の内面に対するベーンの先端が接線方向にあるという関係は、ロータの回転に連れてベーンが一回転する間のいずれかの時に崩れてしまい、ベーンの先端にシーリングを設ける必要が通常生じてしまう。ベーンを最適な厚さより薄くすればするほど、ベーンの先端が接線方向にない領域が増えてしまう。
【００１３】
実施形態では、上記ベーン先端と上記ハウジングの上記内面との間に、シーリング手段が設けられていてもよい。
好ましくは、シーリング手段はベーン先端に設けられ、中空部内面をなでるようにするとよい。場合によっては、ロータの上記ベーン・スロットと上記ベーンの少なくとも一つの側面との間に、シーリング手段が設けられていてもよい。
また、上記ハウジングの上記内面と上記ロータの上記周面における両面が接線方向にある部分に、シーリング手段が設けられていてもよい。あるいは、それらのハウジングとロータが交錯する領域にシーリング手段が設けられていてもよい。
【００１４】
ベーンの摩滅を最小限に抑制して動作寿命を向上させるために、上記ベーンのために摺動軸受がロータの上記ベーン・スロットに設けられてもよい。摺動軸受は、交換可能な軸受インサートであってもよいし、ロータに永久的に取り付けられていてもよい。
【００１５】
一つの実施形態では、上記ロータの上記周面が、ある区間にわたって、上記ハウジングの上記内面に交錯しており、そのための対応する凹部がエンジン・ハウジングの上記内面に形成されていてもよい。
【００１６】
一つの実施形態では、ロータリ・ピストン・マシンは、少なくとも一つの圧縮機ユニットを備えており、上記圧縮機ユニットは、燃焼機関ユニットに連動して回転するようになっており、この燃焼機関ユニットに関連づけられた形状を持っている。すなわち、圧縮機ユニットは、各自の室、各自のロータおよび各自のベーンを有している。さらに、ロータリ・ピストン・マシンには、各中空部を接続する通路が設けられている。
【００１７】
ハウジングにおける固定された軸心シャフトの自由端は、安定化のために、特別に設計された偏心アダプタおよび軸受によって、ロータの内部に相当する位置で、適切に支持される。
【００１８】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係るロータリ・ピストン・マシンの例示のための実施形態について詳細にわたって説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係るロータリ・ピストン・マシン１０の一実施形態を示す。ただし、注意すべき事項として、これは、一つの燃焼機関ユニットと、その両サイドにそれぞれある二つの圧縮機ユニットから組み立てられ、全てのユニットが連動して回転する、マシンの実施形態である。そのほかに注意すべき事項として、このエンジンは、シーリング材の使用が最小限に抑えられるような精度で製造されている。ラビリンス・シーリングの使用もありうる。将来のさらなる試験によってこのことは明らかになるであろうし、少なくとも場合によっては、シールされてあらかじめ注油された軸受を除いて、シーリング材も潤滑もなしでうまく動くことも多分可能になるだろう。構成材料は、様々な品質の鋼であってもよいし、場合によってはプラスチックおよびテフロン（商標：普通名称でいうポリテトラフルオルエチレン）が適しているかもしれない。
【００２０】
図１ないし図１８に示されたロータリ・ピストン・マシン１０は、過給燃焼機関である。ロータリ・ピストン・マシン１０はハウジング５を備えており、このハウジング５は複数の内部円筒面を有しており、これらの内部円筒面は、偏心して配置された一つのロータ２を囲んでいる。図では、ロータ２の動力出力部が示されている。このエンジンにはクランクシャフトが設けられてなく、動力はロータ２から直接的に取り出される。ロータ２は回転軸線Ａを中心にして回転する。ハウジング５は、同様の厚さと外形を有する多数の板からなる。あるいは、ハウジング５は、互いに重ねることが可能な二つの半分部からなるようにしてもよい。ただし、ハウジングをどのようにして形成するのかということは、当業者がしなければならない選択である。
【００２１】
さらに、ロータリ・ピストン・マシン１０は、燃料と空気の混合気のための供給経路３と、排気ガスのための排出経路４とを有する。ハウジング５の個々の部品は、ハウジング５の各隅部に形成された孔１３に沿って延びるボルトによって相互に結合されている。ハウジング５を構成する個々の板に、番号５ａ〜５ｇを付ける。これにより、板５ａは上端カバーを示し、板５ｇは下端カバーを示す。
【００２２】
図２は、端部カバー５ａが持ち上げられた状態における上記ロータリ・ピストン・マシンを示す。これにより、軸受１４の上端が現れる。上端カバー５ａの内部には、軸受１４を収容するための円形の穴が形成されている。つまり、軸受１４はロータ２の端部支持部として機能する。
【００２３】
図３は、図２とほぼ同じ状態を示すが、端部軸受１４がロータ２から持ち上げられた点で異なる。このようにして、ロータ２がさらに現れる。
【００２４】
図４は、図３とほぼ同じ状態を示すが、ハウジング５のうちのさらに別の板５ｂが持ち上げられた点で異なる。このようにして、ロータ２がさらに現れ、ロータ・ベーン１ａが見える。また、供給経路３も見せられている。供給経路３は、ハウジング５の外側からハウジング５の内部の室９ａまで延びている。ロータ２のうちのベーン１ａを有する部分と、図４に示されたハウジング部分５ｃは、軸線Ａを中心に回転する第１の圧縮機ユニットを構成する。
【００２５】
図５においては、ハウジング５のうちのさらに別の板５ｃが持ち上げられ、ロータ２がさらに現れている。これにより、ロータ・ベーン１ｂが見える。ロータ・ベーン１ｂは、室９ｂの内部において移動する。ベーン１ｂは、ロータ２のうちのこの部分とともに、燃焼機関ユニットを構成する。燃焼機関ユニットの室９ｂからは、排出経路４が外部へ向かって延びている。
【００２６】
図６においては、ハウジング５のうちのさらに別の板部５ｄが持ち上げられ、燃焼機関ユニットがさらに現れている。
【００２７】
図７においては、ロータ２の上方半分部２ａが持ち上げられ、ベーン１ａ，１ｂを有するベーン・ユニット１が明瞭に示されている。図示の実施形態では、ベーン・ユニット１は、３つの圧縮機ベーン１ａと３つの燃焼機関ベーン１ｂとを備える。各ベーン１ａ，１ｂは、コントロール・アーム７の一端に関節状に連結されている。コントロール・アーム７の他端は、ハウジング５の長手方向軸線に一致する中心軸線Ｂを有する静止したシャフト８に回動可能に支持されている。このことは、図８ないし図１２に全体的に示されている。コントロール・アーム７は、全然動力を伝達することはなく、このために、各ベーン１ａ，１ｂ，１ｃは力を受けると、ロータ２のガイド・スロット１１の内部において半径方向に沿って外側および内側に摺動する。これにより、ロータ２の回転の間、ベーンの先端がいつでも中空部の内面に対して接触している。参照符号６は偏心アダプタを示しており、この偏心アダプタについては、図２２を参照して後述する。もう一方の圧縮機ユニットは、この燃焼機関の下方に配置されており、上方の圧縮機ユニットに完全に一致する。
【００２８】
図８においては、ベーン・ユニット１が持ち上げられており、これによりロータ２の下部２ｂが示されている。この図において、半径方向に延びるスロット１１が明瞭に示されている。これらのスロット１１の中をベーン１ａ，１ｂ，１ｃがそれぞれ移動する。上述のように、軸心シャフト８は、ハウジング５の中空部９の中央を延びている。ロータ１の軸線Ａは、ハウジング５の軸線Ｂに平行に延びているが、ハウジング５の軸線Ｂに対して偏心している。この偏心状態は、軸線ＡおよびＢが示された図７に描かれている通りである。この偏心のために、半径方向への運動が得られる。すなわち、ベーン１ａ，１ｂ，１ｃは、それぞれロータ２のスロット１１の内部において、内側および外側に向けて強制的に運動させられる。
【００２９】
図９は、ロータ２の下部２ｂが持ち上げられて外された状態におけるハウジング５の中空部９を示す。
図１０では、ハウジングの他の板部５ｅが持ち上げられている。
図１１は、板部５ｆが持ち上げられた状態における最後の端部カバー５ｇを示す。
図１２は、固定された端部フランジ１５に固定されている軸心シャフト８を示す。
【００３０】
図１３は、組み立て済みであって、軸心シャフト８に取り付けられようとするロータ・ベーン・ユニット１を示す。上述のように、各ベーン・ユニット１は、一つの燃焼機関ベーン１ｂと、その両サイドに配置された二つの圧縮機ベーン１ａ，１ｃからなる。ベーン１ａ，１ｂ，１ｃからなる各セットは、対応する二つのコントロール・アーム７に関節状に連結されている。ベーン・ユニット１が３つのベーンからなる場合には、図１４に示すように、対応するベーン１ａ，１ｂまたは１ｃのために、向かい合うコントロール・アーム７同士の間には相異なる相互距離が設けられていると便利である。固定された軸心シャフト８を中心にして、ベーン１ａ，１ｂ，１ｃの各セットと各コントロール・アーム７とが回転することができるように、各コントロール・アーム７は軸受１６を有する。さらに、ベーンの各セットは、ベーン１ａ，１ｂ，１ｃのセットと二つのコントロール・アーム７の間に設けられている回転軸心Ｃを有する軸心ピン１７によって関節状に連結されている。
【００３１】
さらにまた、この好適な実施形態のエンジンにおいては、各ベーンの厚さｔと、軸線Ｂ，Ｃ間の距離と、ハウジング５に対するロータ２の偏心（軸線Ａ，Ｂ）との間には一定の関係がある。このことが必要になるのは、ベーン先端１ｂｔが、所定の距離と最小限のクリアランスをもってハウジング５の内面２０をなぞって動くためである。さらにまた、ベーン先端１ｂｔの表面は、常に小さいクリアランスをもってハウジング５の内面をなぞり、内面２０に対して常に接線方向にあるように、円弧状であるべきである。ただし、ベーン先端１ｂｔの円弧状の表面に沿って、その接点は移動し、内面２０の上で揺動運動のような動きをする。これを実現するために、ベーン先端１ｂｔの表面の湾曲の中心は、ベーン１ｂとコントロール・アーム７とを接続する軸線Ｃ上にある。このことは、図１９ないし図２１を考察することにより容易に理解できる。上記と同じ関係は、互いに同じ厚さ、離間距離、および先端曲率を持つ圧縮機ベーン１ａおよび１ｃについても当てはまる。
【００３２】
ベーン先端の表面には、ハウジング５の内面２０にしっかり合うように適切なシーリング手段が設けられていてもよい。ただし。これらの表面は接触しないのが最も好ましいので、ベーン先端の表面に必要な程度および形状のラビリンス・シーリングを含む適当な解決法を施してもよい。
【００３３】
図１５は、ロータ２の上部２ａを示し、この上部２ａは動力出力のためのハブを備える。一方、図１６は、その同じ上部２ａを逆から示し、これにより、内側の中空部と、上方の圧縮機ベーン１ａが半径方向に沿って内側および外側に摺動する案内スロット１１ａとが見られるようになっている。
【００３４】
図１７は、ロータ２の下部２ｂを内側から示し、図１８は、その同じ下部２ｂを外側から示し、これらの図により、燃焼機関ベーン１ｂのためのそれぞれの案内スロット１１ｂと、下方の圧縮機ユニットのベーン１ｃのための案内スロット１１ｃとが見られるようになっている。
【００３５】
図４ないし図６を参照しながら、このエンジンの動作を次に説明する。上述したように、本発明の図示の実施形態は、両サイドに圧縮機ユニットを備える。ロータ２は、中心軸線Ａを中心にして、図４における矢印Ｒで示された方向に回転する。ロータ２が回転するとき、圧縮機室９ｂにおいて移動している圧縮機ベーン１ａは、供給経路３を通じて空気と燃料の混合気を室９ｂに引き込む。すなわち一つのベーン１ａが供給経路３の入口を通過した時に、室９ｂに混合気を導入する吸入行程が開始し、次のベーンが同じ入口を通過する時にその吸入行程は終わる。回転方向と逆側にある圧縮機ベーン１ａの側面は、圧縮機の吸入面を構成し、回転方向側を向いた側面は圧縮機の圧縮面を構成する。これは、圧縮機ベーン１ａが供給経路３の入口を通過して室９ａに混合気を導入する時、圧縮機ベーン１ａの圧縮面が圧縮行程を開始し、その反対の側面が吸入行程を開始することを意味する。ハウジングの内面２０がロータの周面２１に向けて収束してゆくように、室９ａはテーパになっているので、ベーン１ａが室９ａの内部を移動するとき、公知の方式で圧縮行程が実現される。
【００３６】
さらにまた、図５および図６に示されているように、圧縮機室９ａと、圧縮機ユニットに隣接して次の層にある燃焼機関ユニットの内部の燃焼機室９ｂとの間には、複数の通路が設けられている。各通路は、圧縮機室９ａの最も狭い部分から延びており、燃焼室９ｂの室が広がり始めてベーン９ｂと共同で膨張室を形成する部分において開口する。一つまたは全ての通路は、ハウジング５のボディの内部、もしくはロータ・ベーン１ａ，１ｂを持つロータ２の内部のような適当な部分に配置してもよく、混合気を適切な時期に導入する弁として作用する。図６において、下方の圧縮室９ｃから燃焼室９ｂに延びる通路の出口が、参照番号１２で示されている。対応する出口が、上方の圧縮機室９ａからハウジングを通過するように設けられている（ただし図示はしていない）。ただし、これらの出口は、ロータ２に設けられたもっと小さい凹部１８に連通しており、圧縮機室９ａから燃焼室９ｂへの瞬間的な圧力の伝搬のために役立てられる。このようにして、これらの出口１２および凹部は、互いに対して弁のように作用する。
【００３７】
燃料混合気は、この凹部１８が図６に示す状態にある位置のあたりにおいて、ベーン１ｂがこの場所に近づく時に点火される。ロータ２とベーン１ｂが、膨張行程に対応するある一定の円弧を通過し終えると、排気通路４が露わになり、排気は環境に放出される。
【００３８】
理解されるべきこととして、混合気は内燃機関ユニットへ両側（すなわち上方および下方の圧縮機ユニット）から供給される。別な実施形態として、1つの圧縮機ユニットだけがあるようにしてもよいし、外部の圧縮機ユニットを完全に省略してもよい。それぞれの用途に適するように、ベーンのセットの数を変更してもよい。
【００３９】
図１９は、本発明に係る４つのベーンを有する圧縮機の実施形態を示す。上述の実施形態と同様に、この実施形態は、概略的に描かれたハウジング５と、ロータ２とを有する。ただし、この実施形態は、ロータ２に形成された摺動スロット１１の内部において半径方向に沿って外側および内側に移動可能なベーン１を４つ有する。ハウジング５は、軸線Ｂに中心を持つ中空部９と、ベーン１の端面がほぼ接触に近い状態にある内面２０を有する。
【００４０】
ロータ２は外周面２１を有しており、ロータ軸線Ａを中心にして回転する。位置ＣおよびＤの間においては、ハウジング５の内面２０が、ロータ２の外周面のある区域にほぼ合致する円筒面区域でなぞられる。従って、ハウジング５の内面全体は、あたかもそれが中心軸線の異なる二つの不完全な円筒面、もしくは円筒面区域からなっていて、大きい方の円筒面を小さい方の円筒面が、所定の円筒区域において交錯するかのようになぞられる。
【００４１】
２つの円筒面が交錯する位置（ＣとＤ）には、ガスの逆流を効果的に防止する一種の弁が設けられている。好ましくは、ラビリンス・シーリングをハウジング５におけるＣとＤの間の領域、おそらくはＣとＤの間の領域全体に設けてもよい。ＣとＤとの間の距離は、機械の各用途に応じて変更すなわち最適にしてもよい。ＣとＤの間の距離がゼロのとき、ハウジング５の内面は円筒状であり、ロータ２の周面２１は単一の位置Ｃ（Ｄ）において内面２０の接線方向にあるようになる。
【００４２】
ロータ２が矢印Ｒの方向に回転している時、空気は供給経路Ｉを通じて引き込まれる。そして、次のベーン１が空気を引き込んでゆき、そのベーン１が最も下の位置（図１９の６時の位置）を通過しているとき、圧縮行程を開始する。ベーン１がさらに最も上の位置（図１９の１２時の位置）に向かって移動してゆくにつれて、その空気は、排出経路Ｕに向けて圧縮させられてゆく。
【００４３】
図２０は単純な形式の４つのベーンを有するロータリ・マシンを示す。このマシンは、単純なポンプまたは圧縮機の形態をしている。このマシンは、図１９を参照しながら上述した圧縮機に、非常に似ている。ただし、偏心の程度と、二つの円（円筒面）が互いに交錯する程度だけは、もっと明瞭に現れている。ロータ２が矢印Ｒの方向に回転している時、空気は供給経路Ｉを通じて引き込まれる。その空気はベーンにより引き込まれて駆動され、出口Ｕを通じて排気される。
【００４４】
図２１は、一つのベーンを持つロータリ・マシンを示す。このマシンは、ポンプまたは圧縮機ユニットの形態をしている。この図では、任意的に設けられうるシーリング手段２３と軸受２２も描かれている。このシーリング手段は、単純な接触式のシールでもよいし、ラビリンス・シールでもよい。軸受２２は、バビット・メタルまたは青銅、場合によってはテフロンのような適当な軸受材料から形成されたインサートであってもよい。ベーンの先端には、シール２４を設けて、ハウジングの内面２０’に接触させてもよい（２０’をなぞらせてもよい）。入口Ｉと出口Ｕとの間には、好ましくは、シーリング２８が設けられ、さらに好ましくは、このシーリング２８はラビリンス・シーリングである。
【００４５】
１つのベーンを有するロータリ・マシンは、質量による力を釣り合わせるために釣合い錘を必要とする。この図２１は、特に、最適のマシンに用いられる幾何学的な関係を示している。最適のマシンとは、必要な摺動シールすなわち、ぴったりしたシールを最小限にして、好ましくは接触するシールを全体的に排除したマシンとして定義される。一方、ラビリンス・シールのような非接触のシールは、受け入れられる。
【００４６】
各ベーンの先端は、幾何学的関係に基づいた特定の円弧長と曲率を持った円筒面区域を描く。ベーン先端の曲率半径Ｒ４は、軸線Ｃからハウジング５の内面２０’までの距離によって決定される。ベーンの厚さｔ、ひいては円筒面の円弧長は、中心軸線Ｂと軸線Ｃとの距離（軸線Ｃの回動半径Ｒ３）と、ロータ軸線Ａと中心軸線Ｂとの距離によって決まる。
【００４７】
図から明らかなように（真下に垂れ下がった位置の点線で示されたベーンも参照のこと）、ベーンの先端は、ロータ２と一緒に回転する間、ハウジング５の内面２０'に対して「転がりもしくは揺動運動」を行う。ロータ２の半回転までに、ベーンの先端は、円弧の末端から他の末端までの転がり運動を行う。そして、ロータ２の１回転の間に、ベーンの先端は、一方向に揺動した後、その逆に揺動する。ベーンの厚さｔは、深刻な問題を引き起こさずに、最適なものよりも厚くすることができる。しかし、もし厚さｔがもっと薄い場合には、ロータの回転の間、常に内面２０’の接線方向にあることはもはや不可能となり、ベーン先端と内面２０’との間に距離および隙間ができてしまうだろう。
【００４８】
図２２は、偏心アダプタ６の詳細を示す。偏心アダプタ６は、回転しないように、キー２５を介して軸心シャフト８に固定されている。アダプタ６は、中心軸線Ｂに対して偏心している円柱形の軸受ピン２６を有する。中心軸線Ｂに対して偏心しロータ軸線Ａに同心の軸受２７に、軸受ピン２６は支持されている。軸受２７は、上方にあるロータの一部２ａを内側から支持するだけでなく、軸心シャフト８の自由端を安定化させる。このため、軸受２７は、上方の外部軸受１４、およびロータ２の反対側端部にある対応する図示しない軸受（ロータの一部１ｂを支持する）に対して同心に位置している。この偏心により、ベーン１への強制的な運動がコントロール・アーム７から与えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一つの燃焼機関と、その両サイドにそれぞれある二つの隣接した圧縮機からなり、組み立てられた状態における、ロータリ・ピストン・マシンの実施形態を示す斜視図である。
【図２】 端部カバーの一つが持ち上げられた状態における上記ロータリ・ピストン・マシンを示す図である。
【図３】 図２に従った状態で、さらに端部軸受が取り除かれた状態における上記ロータリ・ピストン・マシンを示す図である。
【図４】 図３に従った状態で、さらにハウジングの他の部分が持ち上げられてロータがさらに露わにされた状態における上記ロータリ・ピストン・マシンを示す図である。
【図５】 図４に従った状態で、さらにハウジングの他の部分が持ち上げられてロータがさらに露わにされた状態における上記ロータリ・ピストン・マシンを示す図である。
【図６】 図５に従った状態で、さらにハウジングの他の部分が持ち上げられてロータがさらに露わにされた状態における上記ロータリ・ピストン・マシンを示す図である。
【図７】 図６に従った状態で、ロータ・ハウジングのうちの半分部が持ち上げられてロータがさらに露わにされた状態における上記ロータリ・ピストン・マシンを示す図である。
【図８】 図７に従った状態で、ロータ・ベーン・ユニットが持ち上げられて、ローター・ハウジングの第２の半分部と、ハウジングに偏心して配置されたシャフトがハウジングに残っている状態における上記ロータリ・ピストン・マシンを示す図である。
【図９】 図８に従った状態で、ロータの最後の部分が取り除かれた状態における上記ロータリ・ピストン・マシンを示す図である。
【図１０】 さらにハウジングの他の部分が持ち上げられた状態における上記ロータリ・ピストン・マシンを示す図である。
【図１１】 さらにハウジングの他の部分が持ち上げられて第２の端部カバーと偏心シャフトだけが残された状態における上記ロータリ・ピストン・マシンを示す図である。
【図１２】 上記偏心シャフトを示す図である。
【図１３】 ３つのベーン部を有する組み立てられたロータ・ベーン・ユニットを示す図である。
【図１４】 図１３に示すユニットが分解されて各部品が展開された状態を示す図である。
【図１５】 上記ロータハウジングの一方の半分部を外側から見た図である。
【図１６】 図１５の上記ロータハウジング半分部を内側から見た図である。
【図１７】 上記ロータハウジングの下方の半分部を内側から見た図である。
【図１８】 上記ロータハウジングの上記下方半分部を外側から見た図である。
【図１９】 ４つのベーンを有しており、圧縮機またはポンプの形態をしたロータリ・ピストン・マシンの本発明に係る第２実施形態を示す原理図である。
【図２０】 本発明に係る４つのベーンを有しており、ロータの周面がハウジングの内面にえぐり込むように交錯した、ロータリ・ピストン・マシンの別の実施形態を示す。
【図２１】 本発明に係る、一つのベーンだけを有する、ロータリ・ピストン・マシンのさらに他の実施形態を示す。
【図２２】 ハウジングの中空部に対して偏心したロータを支持する偏心アダプタを示す。

Claims (9)

1. 中空部（９）を有するハウジング（５）と、
   前記ハウジング（５）に収容されたロータ（２）と、
   前記中空部（９）に連通する供給経路（３）と排出経路（４）と、
   前記ロータ（２）のスロット（１１）に半径方向に沿って摺動可能に収容された一つまたは複数のベーン（１）と、
   前記中空部（９）の一部である少なくとも一つの作動室（９ａ）とを備え、
   前記ロータ（２）は、ロータ軸線（Ａ）と周面（２１）とを有しており、
   各ベーン（１）は前記ハウジング（５）の内面（２０）から半径方向に前記ロータ軸線（Ａ）に向けて延びており、
   前記作動室（９ａ）は、前記ハウジング（５）の前記内面（２０）、前記ロータ（２）の前記周面（２１）および少なくとも一つのベーン（１）の側面で画定されており、
   各ベーン（１）は、軸線（Ｃ）を中心にして回動するように、コントロール・アーム（７）の一端に関節状に連結されており、
   前記コントロール・アーム（７）の他端は、固定されたシャフト（８）に回動可能に支持されており、
   前記シャフト（８）は、前記ハウジング（５）の前記中空部（９）の中心に沿って延びる軸線に一致する中心軸線（Ｂ）を有しており、前記中心軸線（Ｂ）は前記ロータ軸線（Ａ）から間隔（ｄ）をおいて前記ロータ軸線（Ａ）に平行に延びており、
   前記ロータ（２）は、動力の取り出しまたは入力のためのユニットを構成する、ロータリ・ピストン・マシンにおいて、
   各ベーンの先端（１Ａ）は、前記周面（２１）に沿った方向に湾曲した円筒面部として形成されており、前記円筒面部の湾曲の中心は、前記ベーン（１）と前記コントロール・アーム（７）とを連結する連結部を通る前記軸線（Ｃ）にある
   ことを特徴とするロータリ・ピストン・マシン。
2. 前記円筒面部の円弧の長さ、ひいては各ベーンの厚さ（ｔ）は、幾何学的関係、すなわち、前記円筒面部の曲率半径（Ｒ４）と、前記中空部の前記中心軸線（Ｂ）と前記軸線（Ｃ）との距離（Ｒ３）と、前記ロータ軸線（Ａ）と前記中心軸線（Ｂ）との前記距離（ｄ）により決定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のロータリ・ピストン・マシン。
3. 前記ベーンの先端（１Ａ）と前記ハウジング（５）の前記内面（２０）との間に、シーリング手段が設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のロータリ・ピストン・マシン。
4. 前記スロット（１１）と前記ベーン（１）の少なくとも一つの側面との間に、シーリング手段が設けられている
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のロータリ・ピストン・マシン。
5. 前記ハウジング（５）の前記内面（２０）と、前記ロータ（２）の前記周面（２１）の間における両面が接線方向にある部分に、シーリング手段が設けられている
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のロータリ・ピストン・マシン。
6. 前記ベーン（１）のために摺動軸受が前記ベーン・スロット（１１）に設けられている
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のロータリ・ピストン・マシン。
7. 前記ロータ（２）の前記周面（２１）が、ある区間（Ｃ−Ｄ）にわたって、前記ハウジング（５）の前記内面（２０）に交錯しており、そのための対応する凹部が前記ハウジング（５）の前記内面（２０）に形成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のロータリ・ピストン・マシン。
8. 前記中空部（９）は、前記ロータ軸線（Ａ）方向に積層された２つの層を有し、
   前記ベーン（１）は、各層に設けられ、
   前記２つの層のうち一の層および前記一の層に設けられたベーン（１ａ、１ｃ）は圧縮機ユニットとして機能し、
   前記２つの層のうち他の層および前記他の層に設けられたベーン（１ｂ）は、燃焼機関ユニットとして機能し、
   前記圧縮機ユニットおよび前記燃焼機関ユニットを接続する接続通路（１２）を備えており、
   前記圧縮機ユニットのベーン（１ａ、１ｃ）は、燃焼機関ユニットのベーン（１ｂ）に連動して回転し、
   前記接続通路（１２）は、前記２つの層の中空部（９ａ，９ｂ，９ｃ）を接続する
   ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のロータリ・ピストン・マシン。
9. 前記シャフト（８）の自由端は、偏心アダプタ（６）によって前記ロータ（２）に支持され安定化させられている
   ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のロータリ・ピストン・マシン。

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